基于ASME规范的水下高承压壳体结构设计.pdf

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1、第4l卷第6期石油化工设备Vo1．41No．62O12年11月PETRO—CHEMICALEQUIPMENTNOV．2012文章编号：10007466(2012)06—0045—04基于ASME规范的水下高承压壳体结构设计魏会东，梁凌云，郭明，任平，马厦飞。(1．海洋石油工程股份有限公司，天津300451；2．上海交通大学水下工程科学研究院，上海200231)摘要：基于ASMEVIII-2，对于用于深水的水下高承压壳体结构的设计进行了研究。介绍了材料的选择方法及利用按规则设计方法进行设计的具体步骤，得到

2、了仅受横向外压时不同厚度壳体的许用外压，对受轴向和环向组合应力工况下的壳体进行了校核，得到了许用压缩应力。建立了水下承压壳体结构的有限元实体模型，利用ASMEVIII一2中的按分析设计方法进行了弹塑性分析，得到了破坏极限压力和许用外压，数值计算结果和理论计算结果相近，表明该结构设计合理，满足使用要求。关键词：高承压壳体；水下；有限元；结构设计中图分类号：TH49文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—7466．2012．06．011StudyfortheStructuralDesi

3、gnofSubseaHighPressureShellBasedonASMECodeWEIHui—dong，LIANGLing-yun，GUOMing1，RENPing2，MAXia—fei(1．OffshoreOilEngineeringCo．Ltd．，Tianjin300451，China；2．OffshoreSubseaEngineeringScientificInstitute，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200231，China)Abstract：St

4、udyofstructuraldesignforsubseahighpressureshellwascarriedoutbasedonin—ternationalcodeASMEVIII一2．Themethodofmaterialselectionandtheprocedureofdesignbyruleareintroduced．Allowableexternalpressureoftheshel1indifferentthicknesswasobtainedandtheshellunderaxial

5、andhoopcombinedstressconditionswascheckedtOgettheallowablecompressivestress．Thesolidfiniteelementmodelofsubseahighpressureshellwasbuiltande—lastic—plasticanalysiswasdonebyASMEVIII—2designbyanalysistogetthecollapselimitpres—sureandallowablepressure．Theres

6、ultsofthetheoreticalcomputationandnumericalcomputa—tionareclosedtoeachother，whichmeanthedesignofthestructureisfairandsatisfiestheoper—ationalrequirements．Keywords：highpressureshell；subsea；finiteelement；structuredesign2011年，中国海洋石油总公司(简称中海油)年面建造海上钻井和采油的平台外

7、，在水面之下也要产海洋油气当量达到5000万t，海洋油气开发已经安装许多设备，如水下采油树、管汇和立管等，这些成为我国能源供应中不可缺少的一环。目前，我国设备的使用必然受到深海极高水压的影响。深海水的海上油田几乎均分布在浅海300m水深以内，而深较大，通常人类无法直接潜水进入，一般需要工作要进一步增加油气产量，必然向深海进军，以中海油人员在水面操纵遥控机器人(ROV)进行作业。为代表的能源企业已投入大量的资金用于深海油气ROV在水下工作时必须配置水下摄像和照明设备，开发装备的建造。深海石油开发活动除了在

8、海洋表这些设备一般为壳体结构，因此，能够承受高压的壳收稿日期：2012—05—31作者简介：魏会东(1981一)，男，山东桓台人，工程师，硕士，从事海洋工程机械和工艺设备方面的研发和设计工作。石油化工设备2012年第41卷体材料选择和结构设计是深水水下设备的一项关键实际选用材料，需要对其许用应力进行修正，首先计技术。世界海洋工程工业发达国家开发的水下摄像算以碳钢和低合金板材为基础的许用应力，然后根机(图1)的工作水深可达6000m⋯。据结构